CN104833421A

CN104833421A - 一种基于单色仪的光谱标定方法

Info

Publication number: CN104833421A
Application number: CN201510266149.9A
Authority: CN
Inventors: 陆海东; 张淑骅; 郭方敏; 张广照; 郎权明
Original assignee: East China Normal University
Current assignee: East China Normal University
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2015-08-12

Abstract

本发明公开了一种基于单色仪的光谱标定方法，其特点是采用PC软件控制光栅单色仪在400~800nm波长范围内逐一扫描后输出，该扫描波长的输出光经滤光和聚光后由光纤输入微型光谱仪，调节微型光谱仪使输出响应曲线最大，确定不同波长的曲线峰值所对应的光电探测器像元位置，并利用多项式建立不同波长与探测器像元位置的关系，对不同波长的光谱逐一进行标定。本发明与现有技术相比具有单一波长进行标定，操作简单，可反复实验，同时可以用标准光源来验证标定结果，尤其利用单色仪进行光谱标定，光谱标定范围大，提高了测量精度，对光源没有特别的要求，可以大大减少人为误差，满足环保、野外以及现场检测的集成化、小型化和轻量化要求，具有普遍实用意义。

Description

一种基于单色仪的光谱标定方法

技术领域

本发明涉及光谱检测技术领域，尤其是一种基于单色仪的光谱标定方法。

背景技术

光谱仪是用来研究和分析物质的光谱的装置，它的基本功能是测定所研究的物质吸收、发射、散射或者受激发射的光谱组成，包括它的波长和强度等。光谱技术利用光线在被测样品内部的吸收、反射及散射特征来实现对样品参数的检测，被广泛应用于环境监测、生物医学、科技农业、军事分析以及工业流程监控等领域。

近年来,由于光纤技术、电荷耦合器件CCD及PDA阵列器件和计算机技术的引入,光谱分析系统中的核心设备——光谱仪与采样样品分离,产生了光纤光谱仪,可实现在线实时测量,具备了适应工业现场光谱分析的能力,更兼有信息采集、处理、存储等优点,从而使光谱测量技术在工业领域展现了无限广阔的前景。目前，光谱标定主要采用标准光源，同时对标准光源要满足发射光纤光谱仪测量波长范围内的光谱,且至少有4～6根已知波长的特征光谱线，现有技术的光谱标定误差较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种基于单色仪的光谱标定方法，采用单色仪进行单一波长的标定，操作简单，准确度高，可随时验证标定结果，利用单色仪扫描光谱较长(300nm～1500nm)的特性,可以满足大多数光谱仪的标定工作。

本发明的目的是这样实现的：一种基于单色仪的光谱标定方法，其特点是采用PC软件控制光栅单色仪在400～800nm波长范围内逐一扫描后输出，该扫描波长的输出光经滤光和聚光后由光纤输入微型光谱仪，调节微型光谱仪使输出响应曲线最大，确定不同波长的曲线峰值所对应的光电探测器像元位置，并利用多项式y＝a0+a1*x+a2*x²…建立不同波长与光电探测器像元位置的关系，对不同波长的光谱逐一进行标定，其中：y为波长，x为像元的位置，a0,a1,a2…为标定系数。

所述逐一扫描的步进长度为10nm。

所述光栅单色仪的光源采用氙灯。

所述光电探测器为1×64元量子阱-量子点光电探测阵列。

本发明与现有技术相比具有单一波长进行标定，操作简单，可反复实验，同时可以用标准光源来验证标定结果，尤其利用单色仪进行光谱标定，光谱标定范围大，对光源没有特别的要求，提高了测量精度，可以大大减少人为误差，满足环保、野外以及现场检测的集成化、小型化和轻量化要求，具有普遍实用意义。

附图说明

图1为本发明单色仪标定系统示意图。

具体实施方式

参阅附图1，本发明由PC软件1、光栅单色仪2、滤光片3、聚透镜4、光纤5、微型光谱仪6、显示器7和氙灯8组成的单色仪标定系统。所述氙灯8作为光栅单色仪2的光源，通过PC软件1控制光栅单色仪2某一波长的输出，光栅单色仪2输出单一波长的光经滤光片3和聚透镜4滤光和聚焦后由光纤5输入微型光谱仪6，根据微型光谱仪6的特性选择400～800nm作为单色仪输出扫描波长。所述微型光谱仪6采用64个像元的光电探测阵列，其对应像元的位置为0～63。所述PC软件1从400nm波长开始逐一步进扫描，每10nm作为步进的长度，即410nm、420nm、430nm…一直到800nm逐一进行扫描，观察显示器7的峰值波形并记录峰值位置，确定光电探测器像元与波长的对应关系如下表一：

表一：像元和波长的对应关系

波长	像元
		600nm	15
700	35
		780	59

由于波长和光电探测器像元的位置基本成线性关系，可以利用多项式y＝a0+a1*x+a2*x^2…(其中，y为波长，x为像元的位置，a0,a1,a2…为标定系数)建立波长和像元的关系，通过对波长多次标定，最终确定y＝505.1133+6.894*x-0.0378*x²，完成光谱标定后，可用标准光源进行验证，以保证标定的正确性。

以上只是对本发明作进一步的说明，并非用以限制本专利的实施应用，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims

1.一种基于单色仪的光谱标定方法，其特征在于采用PC软件控制光栅单色仪在400～800nm波长范围内逐一扫描后输出，该扫描波长的输出光经滤光和聚光后由光纤输入微型光谱仪，调节微型光谱仪使输出响应曲线最大，确定不同波长的曲线峰值所对应的光电探测器像元位置，并利用多项式y＝a0+a1*x+a2*x²…建立不同波长与光电探测器像元位置的关系，对不同波长的光谱逐一进行标定，其中：y为波长，x为像元的位置，a0,a1,a2…为标定系数。

2.根据权利要求1所述基于单色仪的光谱标定方法，其特征在于所述逐一扫描的步进长度为10nm。

3.根据权利要求1所述基于单色仪的光谱标定方法，其特征在于所述光栅单色仪的光源采用氙灯。

4.根据权利要求1所述基于单色仪的光谱标定方法，其特征在于所述光电探测器为1×64元量子阱-量子点光电探测阵列。